1. Analiza značilnosti visokih čistih prostorov
(1). Visoki čisti prostori imajo svoje značilnosti. Na splošno se visoki čisti prostori uporabljajo predvsem v postprodukcijskem procesu in se običajno uporabljajo za montažo velike opreme. Ne zahtevajo visoke čistoče, natančnost nadzora temperature in vlažnosti pa ni visoka. Oprema med proizvodnim procesom ne proizvaja veliko toplote in je v njej relativno malo ljudi.
(2). Visoki čisti prostori imajo običajno velike okvirne konstrukcije in pogosto uporabljajo lahke materiale. Zgornja plošča običajno ne prenese velike obremenitve.
(3). Nastajanje in porazdelitev prašnih delcev Glavni vir onesnaženja v visokih čistih prostorih se razlikuje od v splošnih čistih prostorih. Poleg prahu, ki ga ustvarjajo ljudje in športna oprema, predstavlja velik delež površinski prah. Glede na podatke iz literature je nastajanje prahu, ko oseba miruje, 105 delcev/(min·osebo), nastajanje prahu, ko se oseba premika, pa se izračuna kot 5-kratnik nastajanja prahu, ko oseba miruje. Za čiste prostore običajne višine se nastajanje površinskega prahu izračuna tako, da je nastajanje prahu na površini 8 m2 tal enakovredno nastajanju prahu osebe v mirovanju. Pri visokih čistih prostorih je čistilna obremenitev večja v spodnjem območju aktivnosti osebja in manjša v zgornjem območju. Hkrati je zaradi značilnosti projekta treba upoštevati ustrezen varnostni faktor za varnost in upoštevati nepredvideno onesnaženje s prahom. Nastajanje površinskega prahu v tem projektu temelji na nastajanju prahu na površini 6 m2 tal, kar je enakovredno nastajanju prahu osebe v mirovanju. Ta projekt je izračunan na podlagi 20 ljudi, ki delajo na izmeno, pri čemer nastajanje prahu s strani osebja predstavlja le 20 % celotnega nastajanja prahu, medtem ko nastajanje prahu s strani osebja v splošni čisti sobi predstavlja približno 90 % celotnega nastajanja prahu.
2. Dekoracija čistih sob visokih delavnic
Dekoracija čistih prostorov običajno vključuje tla, stenske obloge, strope ter podporne elemente za klimatizacijo, razsvetljavo, protipožarno zaščito, oskrbo z vodo in odvodnjavanje ter druge vsebine, povezane s čistimi prostori. V skladu z zahtevami morata ovoj stavbe in notranja dekoracija čistih prostorov uporabljati materiale z dobro zrakotesnostjo in majhno deformacijo pri spremembi temperature in vlažnosti. Dekoracija sten in stropov v čistih prostorih mora izpolnjevati naslednje zahteve:
(1). Površine sten in stropov v čistih prostorih morajo biti ravne, gladke, brez prahu, brez bleščanja, enostavno odstranljive in imeti manj neravnih površin.
(2). Čisti prostori ne smejo uporabljati zidanih in ometanih sten. Kadar je to potrebno, je treba opraviti suho delo in uporabiti visokokakovostne standarde ometa. Po ometanju sten je treba površino prebarvati in izbrati barvo, ki je negorljiva, brez razpok, pralna, gladka in ne vpija vode, se ne obrablja in ne povzroča plesni. Na splošno se za dekoracijo čistih prostorov kot material za notranjo dekoracijo izberejo predvsem boljše kovinske stenske plošče s prašnim premazom. Vendar pa je v velikih tovarnah zaradi visoke višine tal namestitev kovinskih stenskih panelnih predelnih sten težja, saj imajo slabo trdnost, visoke stroške in ne prenesejo teže. Ta projekt je analiziral značilnosti nastajanja prahu v čistih prostorih v velikih tovarnah in zahteve glede čistoče prostorov. Konvencionalne metode notranje dekoracije s kovinskimi stenskimi ploščami niso bile uporabljene. Na originalne gradbene stene je bil nanesen epoksi premaz. V celotnem prostoru ni bil postavljen strop, da bi se povečal uporabna površina.
3. Organizacija pretoka zraka v visokih čistih prostorih
Glede na literaturo lahko uporaba klimatskih naprav za čiste prostore v visokih čistih prostorih močno zmanjša skupno količino dovajanega zraka. Z zmanjšanjem količine zraka je še posebej pomembno sprejeti razumno organizacijo pretoka zraka, da se doseže boljši učinek čiste klimatizacije. Zagotoviti je treba enakomernost sistema dovoda in povratnega zraka, zmanjšati vrtinec in vrtinec zraka v čistem delovnem območju ter izboljšati difuzijske lastnosti dovodnega zraka, da se v celoti izkoristi učinek redčenja dovodnega zraka. V visokih čistih delavnicah z zahtevami glede čistoče razreda 10.000 ali 100.000 lahko navedemo koncept zasnove visokih in velikih prostorov za udobno klimatizacijo, kot je uporaba šob v velikih prostorih, kot so letališča in razstavne dvorane. Z uporabo šob in stranskega dovoda zraka se lahko pretok zraka razprši na dolge razdalje. Dovod zraka s šobami je način za doseganje dovoda zraka z uporabo visokohitrostnih curkov, ki jih pihajo iz šob. Uporablja se predvsem v klimatskih prostorih v visokih čistih prostorih ali javnih stavbah z visokimi tlemi. Šoba ima stranski dovod zraka, šoba in izpust povratnega zraka pa sta nameščeni na isti strani. Zrak se koncentrirano izbrizgava iz več šob, nameščenih v prostoru, z večjo hitrostjo in večjo prostornino. Curek se po določeni razdalji vrne nazaj, tako da je celotno klimatizirano območje v območju reflow, nato pa ga izpust povratnega zraka, nameščen spodaj, vsesa nazaj v klimatsko napravo. Njegove značilnosti so visoka hitrost dovajanja zraka in dolg doseg. Curek močno meša zrak v zaprtih prostorih, hitrost postopoma upada in v notranjosti se tvori velik vrtinčasti pretok zraka, tako da klimatizirano območje dobi bolj enakomerno temperaturno in hitrostno polje.
4. Primer inženirske zasnove
Visoka, čista delavnica (dolžina 40 m, širina 30 m, višina 12 m) zahteva čisto delovno območje pod 5 m, s statično stopnjo čiščenja 10.000 in dinamično 100.000, temperaturo tn = 22 ℃ ± 3 ℃ in relativno vlažnostjo fn = 30 % ~ 60 %.
(1). Določanje organizacije pretoka zraka in pogostosti prezračevanja
Glede na uporabne značilnosti te visoke čiste sobe, ki je široka več kot 30 m in nima stropa, je običajna metoda dovoda čistega zraka v delavnico težko izpolniti zahteve uporabe. Za zagotavljanje temperature, vlažnosti in čistoče čistega delovnega območja (pod 5 m) se uporablja metoda dovoda zraka s šobami. Naprava za dovod zraka s šobami za pihanje je enakomerno razporejena na stranski steni, naprava za odvod povratnega zraka z dušilno plastjo pa je enakomerno razporejena na višini 0,25 m od tal v spodnjem delu stranske stene delavnice, kar tvori organizacijo pretoka zraka, pri kateri se delovno območje vrača iz šobe in vrača s koncentrirane strani. Hkrati, da bi preprečili, da bi zrak v nečistem delovnem območju nad 5 m tvoril mrtvo območje glede čistoče, temperature in vlažnosti, zmanjšali vpliv hladnega in toplotnega sevanja s stropa na delovno območje, pravočasno odstranili prašne delce, ki jih med delovanjem ustvarja zgornji žerjav, in v celoti izkoristili čisti zrak, razpršen na več kot 5 m, je v nečistem območju klimatske naprave razporejena vrsta majhnih odvodov povratnega zraka, ki tvorijo majhen krožni sistem povratnega zraka, kar lahko znatno zmanjša onesnaženje zgornjega nečistega območja v spodnje čisto delovno območje.
Glede na stopnjo čistoče in emisije onesnaževal ta projekt za čisto klimatizirano območje pod 6 m uporablja frekvenco prezračevanja 16 h-1, za zgornje nečisto območje pa ustrezno izpušno napravo s frekvenco prezračevanja manj kot 4 h-1. Pravzaprav je povprečna frekvenca prezračevanja celotne naprave 10 h-1. Na ta način v primerjavi s čisto klimatizacijo celotnega prostora metoda dovoda zraka s čistimi večplastnimi šobami ne le bolje zagotavlja frekvenco prezračevanja čistega klimatiziranega območja in ustreza organizaciji pretoka zraka v napravi z velikim razponom, temveč tudi znatno prihrani prostornino zraka sistema, hladilno zmogljivost in moč ventilatorja.
(2). Izračun dovoda zraka stranske šobe
Razlika v temperaturi dovodnega zraka
Pogostost prezračevanja, potrebna za klimatizacijo čistih prostorov, je veliko večja kot pri splošni klimatizaciji. Zato lahko polna izraba velike količine zraka v čisti klimatizaciji in zmanjšanje temperaturne razlike dovodnega zraka v pretoku dovodnega zraka ne le prihrani zmogljivost opreme in obratovalne stroške, temveč tudi olajša zagotavljanje natančnosti klimatizacije klimatiziranega območja čistega prostora. Razlika temperature dovodnega zraka, izračunana v tem projektu, je ts = 6 ℃.
Čista soba ima relativno velik razpon, s širino 30 m. Zagotoviti je treba zahteve glede prekrivanja v srednjem območju in zagotoviti, da je delovno območje procesa v območju povratnega zraka. Hkrati je treba upoštevati zahteve glede hrupa. Hitrost dovajanja zraka v tem projektu je 5 m/s, višina namestitve šobe je 6 m, pretok zraka pa se iz šobe usmerja v vodoravni smeri. Ta projekt je izračunal pretok zraka dovajanega v šobo. Premer šobe je 0,36 m. Glede na literaturo je Arhimedovo število izračunano na 0,0035. Hitrost dovajanja zraka v šobi je 4,8 m/s, aksialna hitrost na koncu je 0,8 m/s, povprečna hitrost je 0,4 m/s, povprečna hitrost povratnega toka pa je manjša od 0,4 m/s, kar izpolnjuje zahteve uporabe v procesu.
Ker je volumen dovodnega zraka velik in je razlika v temperaturi dovodnega zraka majhna, je skoraj enak izotermnemu curku, zato je dolžino curka enostavno zagotoviti. Glede na Arhimedovo število je mogoče izračunati relativni doseg x/ds = 37 m, kar lahko izpolni zahtevo po 15 m prekrivanja nasprotnega dovodnega zraka.
(3). Obdelava stanja klimatske naprave
Glede na značilnosti velike količine dovodnega zraka in majhne temperaturne razlike dovodnega zraka pri načrtovanju čistih prostorov se v celoti izkoristi povratni zrak, primarni povratni zrak pa se pri poletni metodi klimatizacije izloči. Uporabi se največji delež sekundarnega povratnega zraka, svež zrak pa se obdela le enkrat in nato zmeša z veliko količino sekundarnega povratnega zraka, s čimer se odpravi ponovno segrevanje in zmanjša zmogljivost ter poraba energije med delovanjem opreme.
(4). Rezultati inženirskih meritev
Po zaključku tega projekta je bil izveden obsežen inženirski preizkus. V celotni elektrarni je bilo postavljenih skupno 20 horizontalnih in vertikalnih merilnih točk. Hitrostno polje, temperaturno polje, čistoča, hrup itd. čiste elektrarne so bili preizkušeni v statičnih pogojih, dejanski rezultati meritev pa so bili relativno dobri. Izmerjeni rezultati v projektnih obratovalnih pogojih so naslednji:
Povprečna hitrost pretoka zraka na izstopu zraka je 3,0~4,3 m/s, hitrost na stičišču dveh nasprotnih zračnih tokov pa 0,3~0,45 m/s. Frekvenca prezračevanja čistega delovnega območja je zagotovljena 15-krat na uro, njegova čistoča pa je izmerjena v razredu 10.000, kar dobro izpolnjuje zahteve zasnove.
Notranji hrup na ravni A pri izpustu povratnega zraka je 56 dB, v drugih delovnih območjih pa je pod 54 dB.
5. Zaključek
(1). Za visoke čiste prostore z ne zelo visokimi zahtevami se lahko uporabi poenostavljena dekoracija, da se dosežejo tako zahteve glede uporabe kot tudi zahteve glede čistoče.
(2). Za visoke čiste prostore, ki zahtevajo le stopnjo čistoče območja pod določeno višino razreda 10.000 ali 100.000, je metoda dovoda zraka s čistimi večplastnimi šobami klimatske naprave relativno ekonomična, praktična in učinkovita metoda.
(3). Pri tej vrsti visokih čistih prostorov je v zgornjem nečistem delovnem območju nameščena vrsta odvodov za povratni zrak, ki odstranjujejo prah, ki nastane v bližini tirnic žerjava, in zmanjšujejo vpliv hladnega in toplotnega sevanja s stropa na delovno območje, kar lahko bolje zagotovi čistočo ter temperaturo in vlažnost delovnega območja.
(4). Višina visokega čistega prostora je več kot 4-krat večja od višine splošnega čistega prostora. V normalnih pogojih nastajanja prahu je treba povedati, da je obremenitev čiščenja enote prostora veliko manjša kot v splošnem nizkem čistem prostoru. Zato je s tega vidika mogoče določiti, da je frekvenca prezračevanja nižja od frekvence prezračevanja čistega prostora, ki jo priporoča nacionalni standard GB 73-84. Raziskave in analize kažejo, da se frekvenca prezračevanja v visokih čistih prostorih razlikuje glede na različne višine čistega območja. Na splošno lahko 30 % do 80 % frekvence prezračevanja, ki jo priporoča nacionalni standard, izpolni zahteve glede čiščenja.
Čas objave: 18. februar 2025